JP3827012B2

JP3827012B2 - Ｐｃグラウト充填工法とその装置

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Publication number: JP3827012B2
Application number: JP2004037614A
Authority: JP
Inventors: 尚治池田
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Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2024-02-16
Also published as: JP2005226372A

Description

本発明は、ＰＣグラウト充填工法とその装置、さらに詳しくは、極低圧環境下で重力により行うＰＣグラウト充填工法とその装置に関する。

ＰＣ（プレストレストコンクリート）構造物にポストテンション工法により所定のプレストレスを導入する場合に、シースに貫挿したＰＣ鋼材の防錆、および、ＰＣ鋼材とコンクリートとのシースを介してする一体化を目的に、シース内にＰＣグラウトを充填すること、しかも、その充填工法として、シースのグラウト受入端側にグラウト注入ポンプを接続設置するとともに該シースの末端側に真空ポンプを接続設置して、グラウト注入ポンプによる注入圧力と真空ポンプによる吸引力とを併用する工法（以下「注入−吸引併用工法」という。）が、従来から知られている。

特許文献１（特開平２００２−３０９７７７号公報）は、その注入−吸引併用工法において、真空ポンプを連続運転してシース内の気圧を減圧し、シース内が
真空状態のときだけグラウト注入ポンプを運転して、グラウトを注入充填することを繰り返し行うことを記載している。

特許文献２（特開平２００３−１８４３１１号公報）は、上記注入−吸引併用工法において、真空ポンプとそれを接続したシースの末端との間に、グラウト材貯留タンクを接続設置して、シース内に注入充填されてきたグラウトが真空ポンプに吸い込まれないようにし、これによって、真空ポンプの減圧作用を損なうとか故障が起きないようにしたことを記載している。

すなわち、上記特許文献１および２記載のものは、既に知られている注入−吸引併用工法の改良工法をなすものと見ることができる。
特開平２００２−３０９７７７号公報特開平２００３−１８４３１１号公報

上記改良工法を含む従来の注入−吸引併用工法は、いずれにしても、グラウト注入ポンプによりグラウトをシースに注入充填するものであるから、グラウト内にその混練中などに混入していた空気やグラウト注入ポンプで巻き込まれた空気を内包したグラウトが、そのままシースに充填されることになる。
この場合、グラウトが低粘性であるときは、先流れ現象を生じ、空気の巻き込みが一層発生し易くなる。
また、グラウトが高粘性であるとき、そのグラウトは、シースに貫挿しているＰＣ鋼材の素線間の微小空隙にまで完全に充填されることなく、その微小空隙に空気を残したままとする。

しかし、シースの末端側に接続している上記真空ポンプは、その末端側において吸引作用を果たすにすぎないものであるから、注入充填されるグラウトの先端側（シース末端側）のごく限定された範囲内に混入存在する空気を吸引消失させることができるとしても、受入端側に後続するグラウトの長い範囲に混入存在する空気はそのまま残留することになり、結局、注入−吸引併用工法によっては、シースにグラウトを注入充填するのに、その注入充填グラウト内に空気を含まない完全充実体の状態にすることができない。

さらに、注入−吸引併用工法においては、注入充填開始時にグラウト注入ポンプによる高圧のグラウトが真空に近いシース内に充填されるために、特に低粘性のグラウトは、粉霧状となり、上記先流れ現象のほかに材料分離を助長するので、事実上採用できない。

図３は、注入−吸引併用工法における高粘性のグラウトのシース内の動きを示す説明図である。

高粘性のグラウト１は、その先端が、シース２の谷部２′において先流れし（Ａ）、その谷部２′に比較的大きな空隙３を形成しながら山部２″に向かって上昇し、その山部２″ではシース全断面を埋める状態となるが（Ｂ）、その山部２″の頂部に上記空隙３を縮小された閉鎖空隙３′として残し、さらに、次順位の谷部２′に向かって下降するとともに、その谷部２′で再び比較的大きな空隙３を形成しながら次順位の山部２″に向かって上昇する。
シース２内は真空ポンプにより減圧されているとはいえ、上記の縮小された閉鎖空隙３′の残留空気は、その空隙３の約１０％と推量される。

このように、グラウトの注入充填にともなって形成される空隙３′内の残留空気や、前記のようにグラウト内に混入状態になっている残留空気は、いずれにしても、ＰＣ鋼材とコンクリートとの一体化を損なうとともに、経時的にＰＣ鋼材の発錆を促し、当該ＰＣ構造物の耐久性および安全性を損なうことになる。

そこで、本発明は、グラウト注入ポンプを使用することなく、しかも、低粘性のグラウトはもちろん高粘性のグラウトであっても、ＰＣ鋼材を貫挿したシースに対し、残留空気を含まない充実状態になるように注入充填することができる画期的なＰＣグラウト充填工法とその装置、さらに、詳しくは、極低圧環境下で重力により行うＰＣグラウト充填工法とその装置を提供し、上記従来の注入−吸引併用工法による欠点を解消し、所期の耐久性と安全性を備えたＰＣ構造物を確実に構築することができるようにしたものである。

請求項１記載の本発明ＰＣグラウト充填工法は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０とを含む系内全体を、極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填するものである。

請求項２記載の本発明ＰＣグラウト充填工法は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆとを含む系内全体を、真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填するものである。

請求項３記載の本発明ＰＣグラウト充填工法は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆと、上記シースｂの少なくとも山部ｂ１と末端側５にそれぞれ接続した起立管ｇ１，ｇ３とを含む系内全体を、上記真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填するものである。

請求項４記載の本発明ＰＣグラウト充填工法は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆと、上記シースｂの少なくとも山部ｂ１と末端側５にそれぞれ接続した起立管ｇ１，ｇ３、および、上記シースｂとグラウトチャンバーｄとを接続する送給管ｊを含む系内全体を、上記真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、上記送給管ｊを通じシースｂ内に注入充填するものである。

請求項５記載の本発明ＰＣグラウト充填装置は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０とを含む系からなり、その系内全体を、極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填できるようにしてなる。

請求項６記載の本発明ＰＣグラウト充填装置は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆとを含む系からなり、その系内全体を、真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填ができるようにしてなる。

請求項７記載の本発明ＰＣグラウト充填装置は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆと、上記シースｂの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管ｇ１，ｇ３とを含む系からなり、その系内全体を、上記真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、シースｂ内に注入充填ができるようにしてなる。

請求項８記載の本発明ＰＣグラウト充填装置は、ＰＣ構造物ａに架設されかつＰＣ鋼材ｃを緊張貫挿したシースｂと、このシースｂの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーｄと、このグラウトチャンバーｄの至近位置両側であって上記シースｂのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブ９，１０と、真空ポンプｆと、上記シースｂの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管ｇ１，ｇ３、および、上記シースｂとグラウトチャンバーｄとを接続する送給管ｊを含む系からなり，その系内全体を、上記真空ポンプｆの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバーｄ内のグラウトを、その重力により、上記送給管ｊを通じシースｂ内に注入充填ができるようにしてなる。

本発明よれば、グラウトチャンバーを含む系内全体を極低圧状態に維持し、そのグラウトチャンバー内のグラウトを、そのグラウトの重力により、すなわちグラウト注入ポンプを使用することなく、シース内に注入充填することができる。
したがって、第１に、グラウト注入ポンプを使用しないだけ設備および作業が簡単になるのはもちろん、該ポンプを使用することによる従来の欠点、すなわち、グラウト内に空気を巻き込むようなこと、がなくなる。

第２に、グラウトチャンバーを含む系内全体を極低圧状態に維持するので、混練時等にグラウト内に混入していた空気も吸引消失し、グラウトは空気を含まない状態でシースに注入充填される。

第３に、上記のようにグラウトチャンバーを含む系内全体を極低圧状態に維持することにより、当然、シースに貫挿しているＰＣ鋼材の素線の微少空隙も極低圧状態になるので、高粘性のグラウトであっても、ＰＣ鋼材の全長にわたってその素線の微少空隙にまで完全に充填される。

第４に、従来の注入−吸引併用工法においては、注入充填開始時にグラウト注入ポンプによる高圧のグラウトが真空に近いシース内に充填されるために、特に低粘性のグラウトは、粉霧状となり、先流れ現象のほかに材料分離を助長するために、事実上採用できなかったが、本発明においては、グラウトは、低粘性のものであっても、注入充填開始時において既に極低圧状態であるから、粉霧状になるとか先流れ現象による材料分離を起こすおそれがない。

第５に、このように、本発明によれば、低粘性のグラウトはもちろん高粘性のグラウトであっても、シースに対し、残留空気を含まない充実状態になるように注入充填することができるので、従来にくらべ、ＰＣ鋼材とコンクリートとの一体化をより強固なものとするとともに、ＰＣ鋼材の発錆を完全に抑え、したがって、当該ＰＣ構造物の耐久性および安全性を著しく向上させることができるものである。

ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブとを含む系内全体を、極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填することを特徴とするＰＣグラウト充填工法とその装置。

以下には、本発明の一実施例に係るＰＣグラウト充填工法とその装置を添付図１，２を参照して詳しく説明する。

ａは、例えば２径間連続桁であるＰＣ構造物、ｂは、山部ｂ１と谷部ｂ２，ｂ３とを有するシースで、それはＰＣ構造物ａ内に架設され、グラウト受入端側４とその反対側である末端側５をＰＣ構造物ａの長さ方向両端部に配置している。
ｃは、上記シースｂ内に緊張貫挿したＰＣ鋼材で、その両端を定着具６，７によりＰＣ構造物ａの長さ方向両端部に定着固定している。

ｄは気密性のグラウトチャンバーで、それは、上記シースｂの架設位置より高い所要位置に、例えば基台８に乗載した状態で設置されている。
このようにグラウトチャンバーｄをシースｂの架設位置より高い位置に設置していることは、後述のように本発明の重要な点の一つである。
ｅはグラウトチャンバーｄの近傍に設置したグラウトミキサー、ｆは同じくグラウトチャンバーｄの近傍に設置した真空ポンプである。

ｇ１，ｇ２およびｇ３は、その各々の下端を上記シースｂの山部ｂ１，グラウト受入端側４および末端側５に接続して起立させた透明な起立管、ｈは基端を上記真空ポンプｆに接続した吸引管、ｉは、吸引管ｈの先端と上記起立管ｇ１，ｇ２およびｇ３の上端とを接続した連結管である。

また、真空ポンプｆの吸引管ｈは、上記グラウトチャンバーｄとバルブ９を介して接続し、さらに、そのグラウトチャンバーｄと上記シースｂとは、送給管ｊにより、シースｂのグラウト受入端側４において接続している。
ｋはその送給管ｊの途中に接続した流量計であり、この流量計ｋとグラウトチャンバーｄとの間にバルブ１０を接続するとともに、シースｂのグラウト受入端側４と流量計ｋとの間にバルブ１１を接続している。
なお、１２は、吸引管ｈと起立管ｇ２との間において連結管ｉに接続した開放管ｍに設けたバルブである。

上記構成のＰＣグラウト充填装置によるシースｂへのグラウトの注入充填作業、すなわち、本発明ＰＣグラウト充填工法は、次のように行われる。

（１）バルブ９，１０，１１を開き、バルブ１２を閉じ、真空ポンプｆを運転作動させることにより、シースｂ、グラウトチャンバーｄ、起立管ｇ１，ｇ２，ｇ３、吸引管ｈ、連結管ｉおよび送給管ｊ等からなる系全体を、０．０２気圧程度の極低圧状態とし、その状態が保持されることを確認する。

（２）バルブ９，１０を閉じ、グラウトチャンバーｄを開蓋し、それにグラウトミキサーｅで混練しておいたグラウトを投入する。

（３）バルブ９を開いて、グラウトチャンバーｄ内を再び０．０２気圧程度の極低圧状態とする。

（４）バルブ１０を開く。これにより、グラウトチャンバーｄ内のグラウトは、重力によって流下し、送給管ｊを通じてシースｂに注入充填する。

（５）グラウトが、シースｂに、そのグラウト受入端側４から末端側５に至る全長に注入充填されたことを、透明な起立管ｇ１，ｇ２およびｇ３にグラウトが進入上昇することにより確認し、バルブ１０，１１を閉じる。

（６）真空ポンプｆの運転を停止した後、バルブ１２を徐々に開いて、グラウトチャンバーｄ、起立管ｇ１，ｇ２，ｇ３、吸引管ｈおよび連結管等を大気圧状態にし、注入充填作業を終了する。

なお、上記作業の途中で、グラウトチャンバーｄ内のグラウトが不足することとなったときには、バルブ９，１０を閉じ、前記同様、グラウトチャンバーｄを開蓋し、それにグラウトミキサーｅで混練しておいたグラウトを投入し、バルブ９を開き、グラウトチャンバーｄ内を極低圧状態とした後、バルブ１０を開くことにより、作業を続行できる。

図２は、上記注入充填中のグラウトのシース内の動きを示す説明図である。

シースｂ内を流下するグラウト１３は、その先端が、シースｂの谷部ｂ２において先流れし（Ａ）、その谷部ｂ２に空隙１４を形成しながら山部ｂ１に向かって上昇し（Ｂ）（Ｃ）、その山部ｂ１の頂部ではシース全断面を埋め（Ｄ）、そこでは上記空隙１４をほとんど消滅させる。

すなわち、谷部ｂ２に形成された空隙１４は、グラウト１３の流下にともなって縮小しつつ、山部ｂ１に移動するが、もともと、０．０２気圧程度の極低圧状態における空隙は、その２％程度の空気を残留させると認められるが、それは、山部ｂ１に接続している起立管ｇ１に吸引され、仮に、その一部が吸引されることなく、グラウト１３とともに移動したとしても、それが、ＰＣ鋼材ｃとコンクリートとの一体化を損なうとか、ＰＣ鋼材ｃの発錆を促すようなことはないと認められる程度のことに属する。

また、上記において、シースｂの山部ｂ１，グラウト受入端側４および末端側５といった相対的高位置に発生することがあると認められるブリーディング水は、起立管ｇ１，ｇ２およびｇ３に吸引され、シースｂ内に残留することがないから、それが、ＰＣ鋼材ｃとコンクリートとの一体化を損なうとか、ＰＣ鋼材ｃの発錆を促すようなこともない。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。すなわち、例えば、グラウトチャンバーｄに対し補助チャンバーを付設する、シース内の充填状況を確認するための充填度確認プローブを所要の部位に接続する、グラウト作業を促進させるために作業途中で注入ポンプを併用する等、本発明の精神を損なわない変更が可能であることは自明である。

本発明は、橋梁や大建築物の桁や大梁等あらゆるＰＣ構造物に適用できる。

本発明ＰＣグラウト充填装置の実施例の概略構成説明図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、シース内のグラウトと空隙の動きを示す説明図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、従来公知のＰＣグラウト充填方法（注入−吸引併用工法）におけるシース内の高粘性のグラウトと空隙の動きを示す説明図である。

符号の説明

ａＰＣ構造物
ｂシース
ｂ１山部
ｂ２，ｂ３谷部
ｃＰＣ鋼材
ｄグラウトチャンバー
ｅグラウトミキサー
ｆ真空ポンプ
ｇ１〜ｇ３起立管
ｈ吸引管
ｉ連結管
ｊ送給管
ｋ流量計
ｍ開放管
４グラウト受入端側
５末端側
６，７定着具
８基台
９〜１２バルブ

Claims

ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブとを含む系内全体を、極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填することを特徴とするＰＣグラウト充填工法。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプとを含む系内全体を、真空ポンプの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填することを特徴とするＰＣグラウト充填工法。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプと、上記シースの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管とを含む系内全体を、上記真空ポンプの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填することを特徴とするＰＣグラウト充填工法。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプと、上記シースの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管、および、上記シースとグラウトチャンバーとを接続する送給管を含む系内全体を、上記真空ポンプの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、上記送給管を通じシース内に注入充填することを特徴とするＰＣグラウト充填工法。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブとを含む系からなり、その系内全体を、極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填できるようにしてなることを特徴とするＰＣグラウト充填装置。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプとを含む系からなり、その系内全体を、真空ポンプの運転により極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填ができるようにしてなることを特徴とするＰＣグラウト充填装置。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプと、上記シースの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管とを含む系からなり、その系内全体を、上記真空ポンプの運転により極低圧状態に維持でき、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、シース内に注入充填ができるようにしてなることを特徴とするＰＣグラウト充填装置。
ＰＣ構造物に架設されかつＰＣ鋼材を緊張貫挿したシースと、このシースの架設位置より高位置に設置したグラウトチャンバーと、このグラウトチャンバーの至近位置両側であって上記シースのグラウト受入端側および同末端側との間に接続したバルブと、真空ポンプと、上記シースの少なくとも山部と末端側にそれぞれ接続した起立管、および、上記シースとグラウトチャンバーとを接続する送給管を含む系からなり，その系内全体を、上記真空ポンプの運転により極低圧状態に維持し、その極低圧状態下において、上記グラウトチャンバー内のグラウトを、その重力により、上記送給管を通じシース内に注入充填ができるようにしてなることを特徴とするＰＣグラウト充填装置。